混凝土橋梁檢測中荷載試驗應(yīng)用分析

楊能羽

（宜春市交通工程質(zhì)量檢測有限公司，江西宜春336000）

0 引言

通過對混凝土橋梁荷載試驗檢測，可以發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)質(zhì)量問題，對提升混凝土橋梁結(jié)構(gòu)安全性與穩(wěn)定性有積極作用。目前在混凝土橋梁檢測過程中，荷載試驗檢測技術(shù)由于具備檢測效果好、檢測速度快等優(yōu)勢得到廣泛的應(yīng)用。為了對荷載試驗方式的應(yīng)用有詳細(xì)的了解，對該方式的應(yīng)用過程進行研究，歸納總結(jié)科學(xué)的試驗方法意義重大。

1 工程概況

某橋梁項目采用的是三跨連續(xù)梁橋的形式，總體長度為106m，于20世紀(jì)80年代末期建設(shè)完成投入使用，橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計為鋼筋混凝土T 梁+懸臂T 梁的結(jié)構(gòu)形式，下部則應(yīng)用的是重力式墩與重力式臺的形式。因為橋梁建設(shè)投入運營時間比較長，橋梁等級相對較低，并且橋梁一般邊跨有較大的車輛沖擊和影響。根據(jù)工程經(jīng)驗要做好橋梁受損結(jié)構(gòu)部位的承載性能檢查，以確定是否滿足工程運行標(biāo)準(zhǔn)，也能夠及時采取應(yīng)對措施滿足運行要求。

2 荷載試驗的流程

在橋梁工程項目的準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，進行荷載試驗是極為重要的。首先，應(yīng)該收集全部設(shè)計、工藝記錄、監(jiān)理記錄、材料驗收記錄以及養(yǎng)護維護記錄資料，保證資料具備完善性。其次，需要做好橋面、承載結(jié)構(gòu)、支座、基礎(chǔ)等部位的全面檢查。再次，需要落實各項荷載試驗的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)試驗準(zhǔn)備，做好全部結(jié)構(gòu)的性能檢查。最后，需要準(zhǔn)備符合荷載試驗要求的各項設(shè)施、設(shè)備，試驗現(xiàn)場需要設(shè)置腳手架、測試儀表支架等，準(zhǔn)備好各項基礎(chǔ)工作，保證荷載試驗可以順利進行，為試驗數(shù)據(jù)達(dá)到精確性要求奠定基礎(chǔ)[1]。

3 試驗?zāi)康?/h2>

為了能夠保證橋梁結(jié)構(gòu)的治理合格，需要加強檢測試驗工作。經(jīng)過檢驗后橋梁質(zhì)量達(dá)標(biāo)，才能說明工程結(jié)構(gòu)更具可靠性，符合靜載試驗的要求，了解當(dāng)前的工作運行情況，判斷橋梁的運行效果是否達(dá)標(biāo)。進行動載試驗分析，檢測確定在車輛行駛到施工現(xiàn)場后橋梁動態(tài)增量符合要求，確保試驗橋跨在荷載動力響應(yīng)以及橋梁固有振動特點。

4 公路橋梁檢測中的荷載試驗的應(yīng)用

在混凝土橋梁檢測工作開展之前要做好檢測準(zhǔn)備，并且掌握荷載試驗檢測要點，如此才能體現(xiàn)出真實的效果。

4.1 試驗檢測準(zhǔn)備

在橋梁工程的荷載試驗之前，進行各項準(zhǔn)備工作非常重要。主要按照如下要求進行：其一，做好試驗孔選擇工作。在橋梁荷載試驗孔選擇的過程中，不能只選擇檢測容易的孔，同時也要選擇不利于檢測的孔。對稱結(jié)構(gòu)形式的橋梁項目在橋梁荷載檢測環(huán)節(jié)，選擇有代表性的孔進行檢測。其二，做好放樣、支架安裝工作。在橋梁荷載試驗環(huán)節(jié)，需要做好支架搭設(shè)施工工作，選擇合適的搭設(shè)施工位置，明確搭設(shè)方式和標(biāo)準(zhǔn)。放樣工作就是為了搭設(shè)施工進行的，明確加載部位與測試點。其三，在各項工作結(jié)束后，進行照明、儀器、通信等基礎(chǔ)設(shè)施的安裝施工[2]。

4.2 荷載試驗的內(nèi)力控制

在荷載檢測時，一般不會檢測運行質(zhì)量達(dá)標(biāo)的橋梁結(jié)構(gòu)，很多都是對受力條件不當(dāng)、外觀檢查存在質(zhì)量問題的橋梁進行檢測?；诖?，要考慮到橋梁結(jié)構(gòu)的運行狀況，選擇合適的方式做好荷載試驗檢測，可以掌握全部的試驗數(shù)據(jù)信息，以了解橋梁的運行性能，為橋梁的運行安全性、可靠性提供良好基礎(chǔ)。根據(jù)實際情況展開分析，在簡支梁的橋梁項目來說，檢測主要是從彎矩力、剪力兩個方面的數(shù)據(jù)進行。對于連續(xù)結(jié)構(gòu)的橋梁項目來說，具體的檢測內(nèi)容就是邊跨橋端剪力、負(fù)彎矩、撓度等參數(shù)，從而可以掌握橋梁的運行效果和治理。在懸臂式結(jié)構(gòu)橋梁的檢測中，主要是檢測橋梁端剪力、控制界面以及支點部位上的負(fù)彎矩、撓度、錨固跨最大正彎矩、懸臂梁端撓度以及掛孔中彎矩等參數(shù)，這些參數(shù)能夠真實反映出橋梁的運行效果，為工程的質(zhì)量控制提供基礎(chǔ)條件。在拱橋式橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中，一般會進行橋梁的3/8L(1/4L)彎矩、撓度、拱頂彎度、界面尺寸等方面的檢測。鋼式拱架結(jié)構(gòu)形式，檢測的主要內(nèi)容是墩頂水平位移量、中跨以及重癥彎度、撓度等數(shù)據(jù)，做好各個截面尺寸的檢查和控制，保證結(jié)構(gòu)的彎矩性能負(fù)荷要求。懸索橋梁的結(jié)構(gòu)形式中，檢測的內(nèi)容是主纜內(nèi)力、控制界面與內(nèi)容、搭腳截面內(nèi)力尺寸等，以保證其符合運行標(biāo)準(zhǔn)。只有保障荷載試驗內(nèi)力參數(shù)達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，才能達(dá)到運行效果和標(biāo)準(zhǔn)要求，為工程質(zhì)量的提升奠定基礎(chǔ)[3]。

4.3 確定試驗荷載

試驗工作開始之前，需要合理地預(yù)估橋梁的荷載參數(shù)，這是檢驗是否試驗合格的關(guān)鍵性措施。經(jīng)過內(nèi)力參數(shù)值的預(yù)估分析，為了使得數(shù)據(jù)精確性達(dá)到要求，需要選擇最不利條件下進行檢測試驗。相應(yīng)的截面內(nèi)力數(shù)據(jù)的獲取，應(yīng)該做好荷載數(shù)據(jù)的控制。試驗需要在規(guī)定的條件之下進行，達(dá)到有效的控制，還要保證荷載控制在原荷載范圍之內(nèi)，主要的做法就是保障在最不利工況之下的荷載參數(shù)值符合要求，達(dá)到相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)性能的提升。

4.4 荷載試驗的結(jié)果分析和報告

從目前的實際情況分析，荷載試驗分析環(huán)節(jié)工作量比較大，數(shù)據(jù)分析和處理工作繁雜，稍有不慎就會導(dǎo)致數(shù)據(jù)分析效果變差，影響總體的工作質(zhì)量。因此，試驗人員在檢測確定荷載試驗的各項數(shù)據(jù)之后，需要將各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)及時總結(jié)與分析，從大量的觀測數(shù)據(jù)、文字記錄以及圖形文件的分析中，尋找出一定的規(guī)律，以了解橋梁的運行狀態(tài)。只有經(jīng)過全面的數(shù)據(jù)資料綜合性分析，選擇科學(xué)合理的方式計算和對比分析，才能獲取有價值的信息與資料。在分析數(shù)據(jù)工作結(jié)束后，根據(jù)需求和目的形成分析報告，準(zhǔn)確掌握橋梁運行的可靠性與安全性[4]。

5 動載試驗內(nèi)容

動載試驗的目的就是了解目前橋梁的動力性能以及抵抗受迫振動、突發(fā)荷載方面的性能，是橋梁運行的重要性技術(shù)參數(shù)。在該橋梁項目中，試驗工況的檢測點主要是設(shè)置到試驗橋跨的跨中部位上。將橋梁交通進行封閉處理，然后加載車按照30km/h、40km/h、50km/h 的速度行駛經(jīng)過規(guī)定檢測的位置，然后測定該行駛速度在行車荷載作用下的動力響應(yīng)。然后，車輛以30km/h、40km/h、50km/h 的速度行駛通過整個橋跨的結(jié)構(gòu)，在安裝動力監(jiān)測設(shè)備的位置上點剎車，進行橋跨反應(yīng)的具體情況，了解動力性反應(yīng)。

經(jīng)過一階頻率試驗檢測，應(yīng)用有限元模型獲得最終數(shù)據(jù)信息。通常來說，在結(jié)構(gòu)前一階陣型和自振頻率在結(jié)構(gòu)力學(xué)中可以有效控制。試驗橋跨一階模態(tài)理論固有頻率是0.56Hz，動力試驗實測固有頻率為0.59Hz，檢測確定各個一階自振頻率實際檢測參數(shù)都要超出理論數(shù)值，所以結(jié)構(gòu)剛度性能合格，橋梁的剛度性能完全符合工程的運行要求。

6 動態(tài)特性分析

動載試驗需要以當(dāng)前的結(jié)構(gòu)動力特點、結(jié)構(gòu)抵抗受迫振動與突發(fā)荷載影響性能數(shù)據(jù)，可以確定在運行中的承載性能參數(shù)，并且可以作為結(jié)構(gòu)評估原始數(shù)據(jù)使用，以掌握動態(tài)特性，了解橋梁在交通運行時的狀態(tài)[5]。

7 荷載試驗結(jié)果的評定方法

7.1 結(jié)果分析

針對混凝土橋梁的靜荷載試驗結(jié)果進行分層可知，其主要指標(biāo)包含以下兩個方面內(nèi)容：

首先，對規(guī)范值與實測值進行比較；其次是對理論值與實測值比較。其中實測值主要反應(yīng)混凝土橋梁的工作狀態(tài)，對于理論值來說主要是反映出混凝土橋梁的工作性能?？偟膩碚f，不管采取何種方式，都需要對靜荷載試驗獲取的結(jié)果進行綜合性的整理、分析以及理解。通過科學(xué)的比擬后，掌握試驗數(shù)據(jù)的內(nèi)在規(guī)律，從而有效地給予評價。

7.2 結(jié)果評估

在進行動荷載試驗時，要考慮到混凝土橋梁的多動性，需要切實地做好橋梁結(jié)構(gòu)阻尼系數(shù)、板形、頻率的掌控。由于動荷載試驗開展需要經(jīng)過一系列的時間歷程曲線，工作人員要全面地對整個里程涉及的參數(shù)變化進行收集整理，而后按照情況，采取不同的方式對數(shù)據(jù)進行分析。最后按照實際需求，做好混凝土橋梁動荷載試驗結(jié)果的評定，且在了解指標(biāo)評價體系要求的基礎(chǔ)上掌握橋梁的動力性能，如此才能滿足各方面的參數(shù)需求。

8 結(jié)語

綜上所述，混凝土橋梁荷載試驗檢測在橋梁結(jié)構(gòu)承載力評估中具有不可替代的作用，并得到廣泛應(yīng)用，提升了檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。在實踐中，需要結(jié)合工程實際，合理選取檢測技術(shù)，同時強化檢測環(huán)節(jié)中的各項工作，確保更加真實地反饋橋梁的實際情況，為工程施工提供有益的參考。